關(guān)于一起500 kV斷路器“低油壓閉鎖重合閘”報(bào)警產(chǎn)生的原因分析

姜 少 斌，　趙 巧 洪，　葉　輝

(二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花　617000)

關(guān)于一起500 kV斷路器“低油壓閉鎖重合閘”報(bào)警產(chǎn)生的原因分析

姜 少 斌，趙 巧 洪，葉輝

(二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花617000)

摘要：根據(jù)某500 kV斷路器在運(yùn)行過(guò)程中正常分、合該斷路器后監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出該斷路器一系列報(bào)警的案例，簡(jiǎn)述了異常現(xiàn)象并結(jié)合該斷路器的機(jī)械工作原理和保護(hù)動(dòng)作原理，分析了該異常產(chǎn)生的原因，可為500 kV斷路器同類(lèi)事件的分析提供參考。

關(guān)鍵詞：500 kV斷路器；報(bào)警；分析

1概述

該500 kV斷路器為某斷路器廠生產(chǎn)的ELK-SP3型SF6氣體絕緣臥式雙斷口斷路器，采用ABB公司生產(chǎn)的HMB-8型液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)，該操作機(jī)構(gòu)既可單相獨(dú)立操作，也可進(jìn)行三相聯(lián)動(dòng)操作。該HMB-8液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能單元包括油泵電機(jī)、油泵、凸板、安全閥、壓力釋放閥、逆止閥、過(guò)濾器、分閘一級(jí)閥、合閘一級(jí)閥、二級(jí)閥、輔助斷路器等元件。

在油泵把油從低壓油區(qū)打到高壓區(qū)的同時(shí)，高壓油會(huì)壓縮碟形彈簧組。凸板根據(jù)碟形彈簧組的位置控制油泵電機(jī)的啟動(dòng)與停止并監(jiān)控碟簧的壓縮狀態(tài)、控制斷路器的操作順序。如果在故障情況下油壓上升超過(guò)允許值，安全閥將釋放油壓，使高壓油流回低壓油箱。壓力釋放閥的作用是降低高壓油路中的油壓，它能將高、低壓油區(qū)相連通(逆時(shí)針慢速轉(zhuǎn)動(dòng)壓力釋放閥螺釘使碟簧能量釋放)。一級(jí)閥將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為油壓信號(hào)，控制操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。在一級(jí)閥啟動(dòng)后，一級(jí)閥內(nèi)的電磁銜鐵由內(nèi)部彈簧返回原位置，二級(jí)閥使液壓油流入或流出工作缸從而實(shí)現(xiàn)分、合閘。

2異?，F(xiàn)象的產(chǎn)生過(guò)程

在某500 kV斷路器運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)正常操作分、合該斷路器后，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出該斷路器“重合閘低油壓報(bào)警動(dòng)作、重合閘低油壓閉鎖動(dòng)作、儲(chǔ)能電機(jī)啟動(dòng)報(bào)警動(dòng)作”信號(hào)，約258 ms后報(bào)出“斷路器壓力降低禁止重合閘”信號(hào)，在斷路器儲(chǔ)能電現(xiàn)地檢查該斷路器液壓操作機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài)下。之后，又分別對(duì)該斷路器的三相液壓油位進(jìn)行了分、合閘時(shí)的檢查。A、B、C三相在分閘狀態(tài)下的液壓油位如圖1所示，A、B、C三相在合閘狀態(tài)下的液壓油位如圖2所示。

機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行約17 s后，以上信號(hào)均復(fù)歸。

圖1　A、B、C三相在分閘狀態(tài)下的液壓油位圖

3該500 kV斷路器報(bào)警產(chǎn)生的原因分析

3.1斷路器液壓油位分析

HMB-8型液壓操作機(jī)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)油器中的油位有以下規(guī)定：當(dāng)液壓操作機(jī)構(gòu)在儲(chǔ)能完成后的分閘狀態(tài)下，油標(biāo)中的油位不能超過(guò)可視油位中線；當(dāng)液壓操作機(jī)構(gòu)在儲(chǔ)能完成后的合閘狀態(tài)下，油標(biāo)中的油位不低于可視油位。

圖2　A、B、C三相在合閘狀態(tài)下的液壓油位圖

對(duì)圖1、2液位進(jìn)行分析得知，液壓操作機(jī)構(gòu)的液壓油位均在合格范圍內(nèi)，說(shuō)明開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)內(nèi)部有足夠的液壓油來(lái)完成斷路器的分合閘，故可排除“低油壓閉鎖重合閘”是因液壓油不足而造成的。

3.2斷路器碟簧位置壓縮量分析

該500 kV斷路器的油泵啟停、重合閘的閉鎖和報(bào)警、斷路器分合閘閉鎖和報(bào)警都是通過(guò)碟簧的壓縮量進(jìn)行控制的。表1為該斷路器碟簧壓縮量整定值。

從碟簧壓縮量整定值表可以看出，斷路器在額定壓力時(shí)，碟簧的壓縮量為83.5 mm±1 mm，斷路器合閘一次，碟簧的釋放量為9 mm；分閘一次，碟簧的釋放量為25 mm；達(dá)到重合閘閉鎖壓力時(shí)，碟簧的壓縮量為77.5 mm±1 mm；達(dá)到泵啟動(dòng)壓力時(shí)，碟簧的壓縮量為81.5 mm±1 mm。

當(dāng)斷路器合閘時(shí)，碟簧的壓縮量從83.5 mm±1 mm降為74.5 mm±1；分閘時(shí)，碟簧的壓縮量從83.5±1 mm降為58.5±1 mm，所以，當(dāng)正常分、合斷路器時(shí)，碟簧的壓縮量均達(dá)到了操作機(jī)構(gòu)

表1　斷路器碟簧壓縮量整定值表

重合閘壓力閉鎖值和泵的啟動(dòng)壓力值，即該斷路器在分合閘后壓力確實(shí)有所降低，達(dá)到了 “低油壓閉鎖重合閘”報(bào)警值，所以監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)“低油壓閉鎖重合閘”等報(bào)警信號(hào)是正常的。同時(shí)，根據(jù)油泵電機(jī)動(dòng)作次數(shù)(如表2所示)可以看出，斷路器在分合閘后，儲(chǔ)能電機(jī)的確均啟動(dòng)運(yùn)行并打壓。

表2　操作機(jī)構(gòu)油泵電機(jī)動(dòng)作次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

由以上分析得知，該500 kV斷路器在正常分合閘操作后，監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)出的“重合閘低油壓閉鎖”報(bào)警信號(hào)和油泵電機(jī)啟動(dòng)均是因?yàn)椴僮鲿r(shí)斷路器操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部液壓油壓力瞬時(shí)降低引起的。

3.3500 kV斷路器保護(hù)原理分析

該500 kV斷路器匯控柜原理見(jiàn)圖3，該500 kV斷路器保護(hù)原理見(jiàn)圖4。

圖3　500 kV斷路器匯控柜重合閘低油壓報(bào)警、閉鎖回路圖

圖4　500 kV斷路器保護(hù)重合閘閉鎖回路圖

對(duì)圖3與圖4進(jìn)行分析得知，正常運(yùn)行時(shí)，500 kV斷路器用于重合閘低油壓報(bào)警的儲(chǔ)能電機(jī)行程斷路器常閉輔助接點(diǎn)S1ABC(41、42)處于斷開(kāi)狀態(tài)，重合閘低油壓報(bào)警繼電器CBJ處于失磁狀態(tài)；用于重合閘低油壓閉鎖的輔助接點(diǎn)S1ABC(43、44)處于閉合狀態(tài)，斷路器重合閘閉鎖繼電器CYJ處于勵(lì)磁狀態(tài)(圖3)，此時(shí)，其開(kāi)出至500 kV斷路器操作箱的常閉接點(diǎn)CYJ(21、22)斷開(kāi)，壓力降低，禁止重合閘繼電器2YJJ勵(lì)磁，其開(kāi)入保護(hù)裝置的常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，不會(huì)閉鎖重合閘(圖4)。若斷路器A、B、C三相中任意一相的油壓降低到重合閘低油壓報(bào)警值時(shí)，儲(chǔ)能電機(jī)行程斷路器的常閉輔助接點(diǎn)S1ABC(41、42)將閉合，重合閘低油壓報(bào)警繼電器CBJ將勵(lì)磁并通過(guò)其輔助接點(diǎn)向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)報(bào)警信號(hào)(圖3)，同時(shí)，儲(chǔ)能電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行開(kāi)始打壓直至恢復(fù)正常值。

若斷路器A、B、C三相中任一相的油壓降低到重合閘低油壓閉鎖值時(shí)，儲(chǔ)能電機(jī)行程斷路器的常開(kāi)輔助接點(diǎn)S1ABC(43、44)將斷開(kāi)，重合閘閉鎖繼電器CYJ將失磁，CYJ(21、22)閉合，2YJJ失磁，其常閉輔助接點(diǎn)閉合，將會(huì)閉鎖斷路器保護(hù)的重合閘功能，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)報(bào)警信號(hào)，同時(shí)，儲(chǔ)能電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行開(kāi)始打壓直至恢復(fù)正常值。

根據(jù)500 kV線路斷路器分合閘時(shí)幾乎同時(shí)出現(xiàn)“壓力降低禁止重合閘報(bào)警、重合閘閉鎖、儲(chǔ)能電機(jī)啟動(dòng)”信號(hào)，且在儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后報(bào)警信號(hào)復(fù)歸的現(xiàn)象，可以排除回路問(wèn)題。因?yàn)槿艋芈分袃?chǔ)能電機(jī)行程斷路器輔助接點(diǎn)在斷路器分合閘時(shí)因振動(dòng)而同時(shí)導(dǎo)致其處于閉合狀態(tài)的接點(diǎn)S1ABC(43、44)斷開(kāi)、處于斷開(kāi)狀態(tài)的接點(diǎn)S1ABC(41、42)閉合，這種可能性是幾乎不存在的；既使存在這種可能性，則報(bào)警信號(hào)應(yīng)瞬時(shí)復(fù)歸，而不會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)能電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后才復(fù)歸的現(xiàn)象，從而說(shuō)明500 kV線路斷路器在分合閘后壓力確實(shí)有所降低。

當(dāng)保護(hù)裝置判斷單相接地故障發(fā)單跳命令的同時(shí)也會(huì)發(fā)啟動(dòng)重合閘命令，即在斷路器真正跳閘之前，重合閘功能就已經(jīng)啟動(dòng)，而壓力降低禁止重合閘現(xiàn)象是在斷路器分閘后才出現(xiàn)的，故重合閘啟動(dòng)后不再理會(huì)收到的壓力降低閉鎖重合閘命令，斷路器重合閘會(huì)繼續(xù)動(dòng)作并合上斷路器。

為進(jìn)一步驗(yàn)證分析結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)人員在該500 kV斷路器檢修時(shí)也進(jìn)行了該斷路器重合閘動(dòng)作試驗(yàn)，模擬線路保護(hù)單相跳閘，該500 kV斷路器單相跳閘后重合閘正確動(dòng)作，結(jié)果正常。

在對(duì)以上三方面因素進(jìn)行分析后得知：該500 kV斷路器在正常分合閘操作后，監(jiān)控系統(tǒng)先后報(bào)出的“重合閘低油壓報(bào)警動(dòng)作、重合閘低油壓閉鎖動(dòng)作、儲(chǔ)能電機(jī)啟動(dòng)報(bào)警動(dòng)作、開(kāi)關(guān)壓力降低禁止重合閘”等信號(hào)并非因斷路器液壓油不足而導(dǎo)致報(bào)警，也不是監(jiān)控系統(tǒng)的誤報(bào)警，它是屬于該斷路器正常操作時(shí)因斷路器內(nèi)部操作機(jī)構(gòu)液壓油壓力瞬時(shí)降低而導(dǎo)致的異常報(bào)警，但其不會(huì)影響斷路器重合閘的正確動(dòng)作。

4結(jié)語(yǔ)

500 kV斷路器自動(dòng)重合閘是電網(wǎng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障，可以極大地提高供電的可靠性，減少線路的停電次數(shù)，同時(shí)，亦可以大大提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。筆者針對(duì)某500 kV斷路器在重合閘過(guò)程中發(fā)出報(bào)警的事例，簡(jiǎn)述了事件的報(bào)警現(xiàn)象，結(jié)合該500 kV斷路器的機(jī)械工作原理和保護(hù)動(dòng)作原理，分析了異常報(bào)警產(chǎn)生的原因，對(duì)異?，F(xiàn)象做出了較為詳盡地解釋?zhuān)蔀?00 kV斷路器的同類(lèi)異?，F(xiàn)象分析提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Prabha kundur. 電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制[M]. 北京：中國(guó)電力出版社,2002.

姜少斌(1988-)，男，陜西咸陽(yáng)人，助理工程師，學(xué)士，從事水電廠電氣一次設(shè)備檢修維護(hù)工作；

趙巧洪(1974-)，女，內(nèi)蒙古烏拉特前旗人，高級(jí)工程師，學(xué)士，從事水電廠電氣一次設(shè)備檢修維護(hù)工作；

葉輝(1988-)，男，四川攀枝花人，工程師，學(xué)士，從事水電廠電氣一次設(shè)備檢修維護(hù)工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2014-12-12

文章編號(hào):1001-2184(2015)02-0099-04

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類(lèi)號(hào):TV7;TV737;TV738

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